JP2010224115A

JP2010224115A - 液晶表示装置とその製造方法

Info

Publication number: JP2010224115A
Application number: JP2009069912A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Suzuki; 由幸鈴木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】液晶を挟持する基板に駆動回路素子が常に良好な導通状態で直接搭載され且つ長期にわたり良好な導通接合状態が維持される信頼性に優れた液晶表示装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】平面外形が同一の矩形をなす一対の前、後ガラス基板１、２が、「日」の字に配置されたシール接着材３により、対向空間が表示領域に対応する大包囲空間３ａと縁辺領域を除く非表示領域に対応する小包囲空間３ｂに区画されて所定の間隙を保ち接合され、表示領域に対応する大包囲空間３ａには液晶４が封入され、小包囲空間３ｂには液晶を駆動するドライバチップ５が後ガラス基板２上にＣＯＧ搭載されると共に外部回路との接続配線基板であるＦＰＣ６の端部が導通接合され、対向側の前ガラス基板１に設けられた凹部１１内にＣＯＧ搭載された前記ドライバチップ５とＦＰＣ６の接合端部が収容されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＣＯＧ（Chip On Glass）方式等のように電極基板上に駆動回路素子を直接搭載する液晶表示装置とその製造方法に関する。

近年、液晶表示装置は、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等のモバイル電子機器におけるディスプレイとして多用されている。

モバイル電子機器に対しては、その携帯性の向上という点から小型薄型化の要求が本質的に強く、そのうちでもスペース占有率の大きいディスプレイとしての液晶表示装置に対しては、小型薄型化が特に強く要求されている。

液晶表示装置の小型薄型化を促進する方策として、特許文献１に示されるように、液晶を駆動する駆動回路素子（ドライバチップ）をガラス基板上に直接搭載するＣＯＧ方式の液晶表示装置が提案されている。

特開２００８−２０３４４５号

通常、上述したＣＯＧ方式の液晶表示装置では、液晶を挟持する一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板の端面を他方のガラス基板の対応する端面よりも適長突出させた一枚板部を形成し、この一枚板部に液晶を駆動するドライバチップがＣＯＧ方式により直接搭載されている。

上記一枚板部には、一対のガラス基板の対向面（液晶挟持面）に配設されている電極を延出させた駆動電圧を供給するための配線が引き回し配設され、それら配線の各端部にドライバチップの突起電極と導通接続される接続端子がそれぞれ形成されている。

ＣＯＧ方式の液晶表示装置の製造プロセスでは、通常、一対のガラス基板をシール接着材を介して加熱圧着法により貼り合せ、液晶を封入した後、ドライバチップのＣＯＧ搭載が行われる。この為、ドライバチップを搭載する段階では、貼り合せの際の加熱圧着によりガラス基板に反りが発生していたり、剥き出し状態の接続端子が塵や接着剤或いは液晶等により汚染されたり腐食されていたりすることがある。これらは、全て、ドライバチップのＣＯＧ搭載における導通接合不良を発生させる要因となる。

本発明の目的は、液晶を挟持する基板に駆動回路素子が常に良好な導通状態で直接搭載され且つ長期にわたり良好な導通接合状態が維持される信頼性に優れた液晶表示装置とその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に記載された液晶表示装置の発明は、一方の主面に第１の電極が配設された第１の基板と、前記第１の基板に対向配置され、対向面に前記第１の電極に対向させて画素を形成する第２の電極が配設された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とをそれぞれの電極形成面を対向させ所定の間隙を保って接合すると共に、対向空間のうちの少なくとも前記画素が配設されて表示を行う有効表示領域を包囲するシール接着材と、前記対向空間のうちの前記シール接着材で包囲された表示領域を除く非表示領域における前記第１の基板及び前記第２の基板のうちの少なくとも前記第１の基板の対向面に配設され、前記第１の電極及び前記第２の電極の内の少なくとも前記第１の電極に供給する駆動電圧を出力する少なくとも１個の駆動回路素子と、前記表示領域内に封入された液晶とを有する液晶表示装置であって、前記非表示領域における前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも何れか一方の前記駆動回路素子に対向する面に、前記駆動回路素子を収容する凹部が形成されていること、を特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１の液晶表示装置において、前記シール接着材が前記対向空間における前記有効表示領域と前記駆動回路素子の配設領域とを個々に区切って包囲していることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置において、前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の基板の端面の一部を他方の基板の対応する端面から突出させて一枚板部を形成し、該一枚板部に外部回路との接続配線基板が導通接合されていること、を特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうちの何れかの請求項に記載の液晶表示装置において、前記第１の基板及び前記第２の基板が共にガラス基板であること、を特徴とするものである。

請求項５に記載された液晶表示装置の製造方法の発明は、表示を行うための第１の有効表示領域が予め設定されている主面の前記第１の有効表示領域内に第１の電極が配設された第１の基板と、前記第１の有効表示領域に対応する表示を行うための第２の有効表示領域が予め設定されている主面の前記第２の有効表示領域内に第２の電極が配設された第２の基板とを準備する工程と、表示駆動電圧を出力する少なくとも１個の駆動回路素子の搭載エリアを、前記第１の基板及び前記第２の基板のうちの少なくとも一方の基板の前記有効表示領域を含む表示領域を除いた非表示領域の電極形成面に設定し、前記搭載エリアに対応させて他方の基板の電極形成面に凹部を形成する工程と、設定された前記搭載エリアに駆動回路素子を搭載する工程と、前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の基板の電極形成主面に少なくとも前記表示領域を画定するラインに沿って未硬化のシール接着材を配置する工程と、前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記第１の有効表示領域と前記第２の有効表示領域を対向させ且つ前記駆動回路素子を対応する前記凹部内に収容させる配置で、貼り合せる工程と、貼り合せられた前記第１の基板と前記第２の基板間の間隙を所定の寸法に保持した状態で前記シール接着材を硬化させる工程と、対向する第１、第２の基板間の前記シール接着材で包囲された前記表示領域に対応する空間内に液晶を封入する工程とを有すること、を特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載された液晶表示装置の製造方法において、前記シール接着材を配置する工程の前に、外部回路との接続配線基板の端部を前記駆動回路素子の搭載エリアが設定された基板表面の該搭載エリアに最も近い縁辺に導通接合すること、を特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載された液晶表示装置の製造方法において、前記凹部が前記駆動回路素子と前記接続配線基板の接合端部を一括収容できる大きさに形成されること、を特徴とするものである。

本発明によれば、液晶を挟持する基板に液晶の駆動回路素子が常に良好な導通状態で直接搭載され、且つ、その良好な導通接続状態が長期にわたり維持される、信頼性に優れた液晶表示装置が、少ない工数で容易に製造される。

（ａ）は本発明の一実施形態としての液晶表示装置を示した平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、上記液晶表示装置の製造方法における一部のフローを段階毎に示す説明図である。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、上記液晶表示装置の製造方法における他のフローを段階毎に示す説明図である。上記液晶表示装置の製造方法における最終段階を示す説明図である。（ａ）は本発明の他の実施形態としての液晶表示装置を示した平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。

図１（ａ）は本発明の一実施形態としての単純マトリクス型液晶表示装置を示す平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿って切断した模式的断面図である。

本実施形態の液晶表示装置は、大略、一方の主面に電極（不図示）がそれぞれ形成された同一の矩形をなす一対のガラス基板１、２を、各々の電極形成面を対向させてシール接着材３により所定の間隙を保って接合し、シール接着材３で接合されたガラス基板１、２間に液晶４が挟持されて、構成されている。

シール接着材３は、本実施形態では熱硬化性のエポキシ樹脂からなり、図１（ａ）に示されるように、一対のガラス基板１、２間の対向空間を大、小２室の平面外形が矩形なす包囲空間３ａ、３ｂに区画する「日」の字枠状に配置されている。大包囲空間３ａは、ガラス基板１、２の各対向面にそれぞれ配設されている液晶駆動電極（不図示）が対向して複数の画素を形成し実際に表示を行う領域（以下、有効表示領域という）Ｒｅを囲む空間であり、したがって、この大包囲空間３ａには液晶４が封入されている。

小包囲空間３ｂは液晶が封入されず従って表示が行われない非表示領域であり、この非表示領域３ｂには、液晶駆動電極に駆動信号電圧を供給するドライバチップ５が配設されている。本実施形態では、表示の観察側とは反対側の後ガラス基板２の対向面（内面）に１個のドライバチップ５がＣＯＧ方式により直接搭載され、このドライバチップ５から一対のガラス基板１、２の各駆動電極に駆動信号電圧が供給されている。したがって、図示されてはいないが、各駆動電極に駆動信号電圧を送る配線が非表示領域３ｂまで引き回し配設され、その接続端子がドライバチップ５の端子電極と導通接続されている。また、ドライバチップ５に駆動制御信号を入力するための配線が、ドライバチップ５の搭載エリアとこれに近い短手端部との間に配設されており、その短手端部に沿って入力信号配線の接続端子が並設されている。そして、この入力信号配線の接続端子アレイには、外部の駆動制御回路基板との接続配線基板であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）６が異方性導電接着材７を介して導通接合されている。

一方、前ガラス基板１の非表示領域３ｂにおける内面（対向面）には、凹部１１が形成されている。この凹部１１は、後ガラス基板２側に設置されているドライバチップ５と導通接合されているＦＰＣ６端部に対向する位置にそれらを適度な余裕空間を確保して一括収容可能な形状に形成されている。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置では、ドライバチップ５が配設されている非表示領域３ｂがシール接着材３により包囲されて実質的に密閉状態に封止されているから、ドライバチップ５の端子電極とこれに接続される入、出力配線の接続端子との導通接続部が外気に触れて経時的に腐食し劣化する虞が解消され、液晶表示装置としての耐久性が向上する。

次に、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）と図３（ａ）、（ｂ）および図４の各工程説明図に基づき説明する。

まず、複数個の液晶表示素子を一括採取できる大きさの同一で一対の前、後マザーガラス基板を準備する。本実施形態では、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、４個の液晶表示素子を採取できる前、後マザーガラス基板I、IIが準備され、各マザーガラス基板I、IIには、それぞれ、４個の同一前、後ガラス基板１、２に分断する２本の直交するスクライブラインＬs1、Ｌs2が設定され、且つ、各ガラス基板１、２毎に同一の有効表示領域Ｒｅがそれぞれ所定位置に設定されている。

各有効表示領域Ｒｅ内には、液晶を駆動するための電極が所定の配置で配設されている。本実施形態の液晶表示装置は、単純マトリクス型液晶表示装置であるから、図３（ａ）に示すように、前ガラス基板１の有効表示領域Ｒｅ内に複数の走査電極８が互いに平行に配設され、図２（ａ）に示すように、後ガラス基板２の有効表示領域Ｒｅには複数の表示電極９が前記走査電極８に直交する方向に互いに平行に配設されている。また、各後ガラス基板２の非表示領域の所定位置には、ドライバチップ５が搭載されるチップ搭載エリアＡｂがそれぞれ設定されている。

次に、図２（ｂ）に示すように、後マザーガラス基板IIの各後ガラス基板２における前記チップ搭載エリアＡｂ（図２（ａ）参照）に、それぞれ、ドライバチップ５をＣＯＧ搭載する。また、このドライバチップのＣＯＧ搭載工程に併行または連続して、ＦＰＣ６を、各後ガラス基板２の非表示領域における入力配線接続端子アレイが配設されている縁端部に導通接合する。

このドライバチップ５とＦＰＣ６の搭載工程は、シール接着材３の塗布も液晶の注入も実施されていない基板貼り合せ前の工程であるから、後マザーガラス基板IIに反り等の熱ストレスによる変形は生じておらず、また、シール接着材３や液晶４等により各接続端子が汚染されていない。従って、ドライバチップ５の全ての端子電極及びＦＰＣ６の全ての接続端子を、後ガラス基板２側の対応する配線の接続端子に、常に正確に整合させて確実に導通接続することができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、各後ガラス基板２毎に、シール接着材３を所定のパターンに配置する。この場合の各シール接着材３の配置パターンは、図示されるように、各後ガラス基板２の縁辺を除いた領域を有効表示領域Ｒｅを含む表示領域３ａと非表示領域３ｂの２個の大小矩形領域に区切って包囲する略「日」の字パターンをなしている。

一方、前マザーガラス基板Iに対しては、後マザーガラス基板IIに対するドライバチップ・ＦＰＣ設置工程が実施されている間に、これに併行して、図３（ｂ）に示されるように、各前ガラス基板１の電極形成面における非表示領域の所定位置に、それぞれ、凹部１１が形成される。この凹部１１は、各前ガラス基板１毎に、後ガラス基板２側に設置されるドライバチップ５とＦＰＣ６の接合端部に対応する位置にそれらを一括収容できる大きさで、例えばウェットエッチング等の方法によりそれぞれ凹設されている。

次に、上述の製造プロセスを経て製作された図４（ｂ）に示す前マザーガラス基板Iと図４（ａ）に示す後マザーガラス基板IIを貼り合せる。この際、加熱圧着装置のワーク載置台に後マザーガラス基板IIをシール接着材３が配置された主面を表にして載置し、このシール接着材３が配置された主面にこれと同一の前マザーガラス基板Iの凹部１１が形成された主面を対面させる配置で、例えば画像認識等により位置合わせを行いつつ対応する端面同士を正確に整合させて載置する。

前、後マザーガラス基板I、IIを正確に整合させて重ね合わせたら、所定の温度に加熱された熱圧着ヘッドを下降させて前マザーガラス基板Iの裏面に圧接させ、前、後マザーガラス基板I、II間の間隙が所定の寸法になるまで熱圧着ヘッドを下降させてシール接着材３を押し潰すと共に熱硬化させる。これにより、図４（ｃ）に示されるように、前、後マザーガラス基板I、IIが所定の間隙寸法を保って固着され、後マザーガラス基板IIの各ドライバチップ５と各ＦＰＣの接合端部が前マザーガラス基板Iの対応する各凹部１１内に収容された、表示セル集合体が得られる。

この後は、上記表示セル集合体を切断線Ｌs1、Ｌs2に沿って個々の液晶表示セルに４等分に切離し、別工程で各液晶表示セルの大包囲空間３ａ内に液晶を封入することにより、図１に示す本実施形態の液晶表示装置が得られる。なお、液晶の封入工程は、大包囲空間３ａを囲繞するシール接着材３に設ける液晶注入口の位置を適切に設定することにより、個々の液晶表示セルに切離する前、つまり切離する前の表示セル集合体の段階、或いは切断線Ｌs1に沿って２等分に切断し液晶表示セルが同方向に並設された短冊体の段階、等において実施することができる。さらに、液晶注入口を設けず、貼り合せ前の後マザーガラス基板IIのシール接着材３で囲まれた各大包囲空間３ａ内にそれぞれ所定量の液晶を滴下した後、前マザーガラス基板Iを貼り合せることによっても、液晶の封入工程を少ない工数で効率よく実施できる。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置の製造方法によれば、後マザーガラス基板IIにドライバチップ５をＣＯＧ搭載しＦＰＣ６を導通接合する工程を、シール接着材３を塗布配置する前に実施するから、この段階では後マザーガラス基板IIに熱ストレスによる反り等の変形が生じて折らず、且つ、各配線の接続端子がシール接着材３や液晶４或いはガラス粉等により汚染されている虞もない。したがって、ドライバチップ５の端子電極及びＦＰＣ６の接続端子をそれぞれ対応する配線の接続端子に常に良好に導通接続できる。

次に、本発明の他の実施形態について、図５（ａ）の平面図と、（ｂ）の模式的Ｂ−Ｂ線断面図に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の液晶表示装置は、後ガラス基板２０の一端面を前ガラス基板１０の対応する端面よりも所定長突出させて一枚板部２０１を形成し、この一枚板部２０１にＦＰＣ６の端部を導通接合してある点で、上記実施形態とは構成が異なっている。

したがって、前ガラス基板１０の非表示領域に設けられた凹部１０１は、ドライバチップ５だけを収容する大きさに形成されている。

シール接着材３０は、上記実施形態と同様に「日」の字状に配置されているが、非表示領域の小包囲空間３０ｂの大きさは、一枚板部１０１を形成したため上記実施形態での小包囲空間３ｂよりも小さくなっている。その他の構成は、上記実施形態と同じである。

本実施形態の液晶表示装置の製造方法としては、上記実施形態の液晶表示装置の製造方法をそのまま適用可能であるが、ＦＰＣ６の接合工程の順番は、ドライバチップ５のＣＯＧ搭載工程と切り離し、前、後マザーガラス基板の貼り合せ工程後で個々の液晶表示セルに切離する前或いは後の何れかにすることもできる。

以上のように構成された本実施形態の液晶表示装置とその製造方法によれば、ＦＰＣ６の接続端子部を接合する後ガラス基板２０の端部は一枚板部２０１として露出されているから、ＦＰＣ６の導通接合工程をドライバチップ５のＣＯＧ搭載工程と共に前、後ガラス基板１０、２０の貼り合せ前に実施しなくてもよくなり、製造プロセスを多様に構築することができる。この場合、ＦＰＣ６の接続端子のピッチやサイズはドライバチップ５の接続電極のピッチやサイズに比べて大きいから、一枚板部２０１端部のＦＰＣ６の接続端子が接合される入力配線の接続端子アレイ部がシール接着材３０等により汚染されたり熱ストレスにより変形する虞があっても、それらが導通接続欠陥の原因となる可能性は少なく実用上問題とならない程度である。

また、ドライバチップ５のみが対向側ガラス基板１０の凹部１０１に収容されシール接着材３０により密閉されているから、ドライバチップ５の外気に対する遮蔽性が向上し、液晶表示装置の耐久性向上に寄与する。

なお、本発明は、上記の２例の実施形態に限定されるものではない。例えば、一方の基板の非表示領域に直接搭載された駆動回路素子が対向側基板に凹部を設けて収容されておれば、シール接着材は表示領域のみを包囲する従来と同様のものであってもよい。この場合、駆動回路素子は、外気に対して遮蔽されてはいないが、対向側基板によって覆われているから、露出している場合に比べて物理的損傷が抑制される。

また、上記実施形態では、一方の基板に１個の駆動回路素子が直接搭載されているが、これに限らず、双方の基板の非表示領域に適数個の駆動回路素子が直接搭載される液晶表示装置にも、本発明は有効に適用される。この場合、双方の基板に設定されている駆動回路素子搭載エリアに対し、対向側基板の対応する位置にそれぞれ凹部が形成される。

加えて、本発明は、上記実施形態のような単純マトリクス型液晶表示装置に限らず、アクティブマトリックス型液晶表示装置や高分子分散型液晶表示装置等、他の種々の液晶表示装置に広く適用可能であることは、勿論である。

１、１０前ガラス基板
１１、１０１凹部
２、２０後ガラス基板
３、３０シール接着材
３ａ、３０ａ大包囲空間
３ｂ、３０ｂ小包囲空間
４液晶
５ドライバチップ
６ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit
７異方性導電接着材
８走査電極
９表示電極
Ｒｅ有効表示領域
Ａｂチップ搭載エリア

Claims

一方の主面に第１の電極が配設された第１の基板と、
前記第１の基板に対向配置され、対向面に前記第１の電極に対向させて画素を形成する第２の電極が配設された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板とをそれぞれの電極形成面を対向させ所定の間隙を保って接合すると共に、対向空間のうちの少なくとも前記画素が配設されて表示を行う有効表示領域を包囲するシール接着材と、
前記対向空間のうちの前記シール接着材で包囲された表示領域を除く非表示領域における前記第１の基板及び前記第２の基板のうちの少なくとも前記第１の基板の対向面に配設され、前記第１の電極及び前記第２の電極の内の少なくとも前記第１の電極に供給する駆動電圧を出力する少なくとも１個の駆動回路素子と、
前記表示領域内に封入された液晶とを、有する液晶表示装置であって、
前記非表示領域における前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも何れか一方の前記駆動回路素子に対向する面に、前記駆動回路素子を収容する凹部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記シール接着材は、前記対向空間における前記有効表示領域と前記駆動回路素子の配設領域とを個々に区切って包囲していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の基板の端面の一部を他方の基板の対応する端面から突出させて一枚板部を形成し、該一枚板部に外部回路との接続配線基板が導通接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
前記第１の基板及び前記第２の基板は、共にガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかの請求項に記載の液晶表示装置。
表示を行うための第１の有効表示領域が予め設定されている主面の前記第１の有効表示領域内に第１の電極が配設された第１の基板と、前記第１の有効表示領域に対応する表示を行うための第２の有効表示領域が予め設定されている主面の前記第２の有効表示領域内に第２の電極が配設された第２の基板とを、準備する工程と、
表示駆動電圧を出力する少なくとも１個の駆動回路素子の搭載エリアを、前記第１の基板及び前記第２の基板のうちの少なくとも一方の基板の前記有効表示領域を含む表示領域を除いた非表示領域の電極形成面に設定し、前記搭載エリアに対応させて他方の基板の電極形成面に凹部を形成する工程と、
設定された前記搭載エリアに駆動回路素子を搭載する工程と、
前記第１の基板又は前記第２の基板の何れか一方の基板の電極形成主面に少なくとも前記表示領域を画定するラインに沿って未硬化のシール接着材を配置する工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記第１の有効表示領域と前記第２の有効表示領域を対向させ且つ前記駆動回路素子を対応する前記凹部内に収容させる配置で、貼り合せる工程と、
貼り合せられた前記第１の基板と前記第２の基板間の間隙を所定の寸法に保持した状態で前記シール接着材を硬化させる工程と、
対向する第１、第２の基板間の前記シール接着材で包囲された前記表示領域に対応する空間内に液晶を封入する工程とを、有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記シール接着材を配置する工程の前に、外部回路との接続配線基板の端部を前記駆動回路素子の搭載エリアが設定された基板表面の該搭載エリアに最も近い縁辺に導通接合することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
前記凹部は、前記駆動回路素子と前記接続配線基板の接合端部を一括収容できる大きさに形成されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。